我们的宇宙正在飞散，星系之间的相互远离速度比之前任何时候都要快。科学家们从20世纪90年代末就知道了这种加速现象，但究竟是什么原因导致了这种现象——被称为暗能量——仍然是个谜。现在，对宇宙增长速度的最新测量进一步加深了这一情节:即使考虑到暗能量导致的加速膨胀，宇宙膨胀的速度似乎也比它应该的速度要快。
科学家们在比较了他们测量宇宙膨胀率的新方法——哈勃常数和基于早期宇宙的证据预测哈勃常数之后得出了这个结论。这个令人困惑的矛盾——在早期的数据中有所暗示，并在新的计算中得到了证实——意味着其中一个或两个测量都是有缺陷的，或者暗能量或自然界的其他某些方面的行为与我们想象的不同。
“底线是,宇宙是膨胀百分之八左右速度比你预期基于如何看起来青春和我们期望它发展,”研究负责人亚当·里斯说巴尔的摩的太空望远镜科学研究所,Md。“我们必须认真对待这相当。他和他的同事在上周提交给《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)的一篇论文中描述了他们的发现，杏耀代理这篇论文是基于哈勃太空望远镜的观测结果，并发表在预印本服务器arXiv上。
最令人兴奋的可能性之一是，暗能量比主流理论所认为的还要陌生。大多数观测结果都支持这样一种观点，即暗能量的行为类似于“宇宙常数”，这是爱因斯坦(Albert Einstein)在他的广义相对论方程中加入的一个术语，后来被去掉了。这种暗能量会从真空中产生，根据量子力学，真空根本不是空的，而是充满了成对的“虚”粒子和反粒子，它们不断地出现和消失。这些虚拟粒子将携带能量，反过来可能产生一种负引力，把宇宙中的一切都向外推。
不过，哈勃常数的差异表明，暗能量实际上可能会随着空间和时间的变化而变化，这可能会导致宇宙加速度的增加，而不是恒定的外力。一种提出这种暗能量类型的理论被称为“精髓”，它假定暗能量不是来自于空间的真空，而是来自于一个遍及时空的场，在不同的点可以取不同的值。
然而，对这种差异的另一种解释是，宇宙中除了我们已知的基本粒子之外，还有另一种基本粒子。特别是，一种新的中微子——一种几乎没有质量的粒子，有三种已知的变种——可以解释哈勃常数测量的分歧。如果存在一种额外类型的中微子，那么宇宙中更多的能量将以辐射的形式存在，而不是以物质的形式存在。(中微子，因为它们几乎没有质量，以接近光速的速度传播，因此在这个计算中被视为辐射)。虽然物质在重力作用下会聚集在一起，但是更大的辐射预算会使宇宙比其他情况下膨胀得更快。
这些想法只是测量的两个可能的含义。例如，另一种选择是，宇宙并不像人们所想的那样是平坦的，而是略微弯曲的。理论家们兴奋地追求所有这些概念和更多的东西，但是从事实验的科学家们说，他们必须首先在他们的测量中寻找可能解释这种差异的缺陷。他说:“从根本上说，是不是宇宙学中有我们不了解的东西，或者是数据中有什么东西在起作用?约翰斯·霍普金斯大学的查尔斯·贝内特说，他一直致力于从早期宇宙测量哈勃常数，并没有参与最新的研究。“其中一个更令人兴奋，但我认为另一个可能更令人兴奋。”
Riess和他的团队通过比较不同星系之间的距离和它们的红移来计算宇宙的增长速度，红移是一种测量它们的光的波长被宇宙的膨胀拉长多少的方法。计算距离是一项棘手的任务，需要研究人员称之为“建立距离阶梯”的技术。“首先，他们使用可信的方法来测量星系之间的距离，然后用这些距离校准星系内部可变恒星的测量值。这些被称为造父变星的恒星会周期性地变亮或变暗，使它们成为宇宙的尺度。最后，研究人员使用仙王座——只能在相对较近的地方看到——校准了一种被称为1a型的特殊类型超新星爆炸的测量结果。1a型的爆发具有已知的亮度，这使得天文学家能够推断出它们的距离。一旦他们对附近的超新星有了可靠的测量，他们就可以把它们与相同类型的更远的超新星进行比较，从而得到非常精确的距离读数。
这与Riess和他的同事在20世纪90年代发现宇宙加速膨胀的第一个证据时使用的方法是一样的——这一发现后来为他和另外两位科学家赢得了诺贝尔物理学奖。2011年，研究小组根据包含造父变星和1a型超新星的8个星系对哈勃常数进行了更新测量，但新论文又增加了10个。“对于这10个星系中的每一个，我们在大约100天的时间里观察了大约12次，”德克萨斯农工大学的萨曼莎·l·霍夫曼(Samantha L. Hoffmann)说，她分析了大部分数据。“这是一项了不起的事业。最新的测量结果显示，宇宙的膨胀速度为73.02±1.79千米/秒/百万秒秒(约300万光年)，这意味着你每走出去一个百万秒秒，宇宙就会以73千米/秒的速度后退。
另一方面，来自早期宇宙的哈勃常数测量来自于对宇宙微波背景辐射(CMB)的观测，这是大爆炸遗留下来的光，遍布整个天空。研究人员研究了宇宙微波背景辐射的模式，并根据最著名的宇宙学定律外推到现代，得出了哈勃常数。迄今为止，对宇宙微波背景辐射的最佳观测是由欧洲航天局的普朗克卫星完成的。普朗克卫星的数据显示，宇宙的膨胀速度为67.3公里/秒，即每百万秒±0.7公里/秒。
“以前，在两次测量中都有这些紧张的迹象，”芝加哥大学的Dan Scolnic说，杏耀连接他是里斯研究小组的成员之一。“现在，我们的团队和普朗克团队都重新分析了这些线索，这些线索变得更加有力。我们有这个警铃，真的可能有更多的事情发生。这可能是目前宇宙学中最大的矛盾。”
最新的结果也与基于类似距离阶梯测量的哈勃常数的其他测量结果一致，比如2012年由芝加哥大学的温迪·弗里德曼(Wendy Freedman)领导的一项研究。“我认为有趣的是，他们增加了样本量，结果基本上没有改变，”弗里德曼说。“在这一点上，
杏耀平台总代的感触 ，这是一个惊人的进步，但实际上在这个层面上做一个明确的测量需要独立的方法。这个问题最终将如何解决，现在还言之过早。弗里德曼正致力于用另一种宇宙尺度——rr型莱莱变星——代替造父变星来进行同样的计算。
在宇宙微波背景方面，科学家也在继续分析数据，寻找可能出错的原因。在普朗克实验之前，贝内特领导了一个宇宙微波背景辐射测绘任务，该任务被称为威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)。贝内特说，宇宙微波背景辐射数据中也存在差异，例如，卫星通过观察小尺度和大尺度的天空来测量的数据之间存在差异。“在我对宇宙学下结论之前，我想先了解这些东西，”他说。总的来说，他对这一进展感到兴奋。
他补充道:“我们经历了很多年，我们不知道哈勃常数的值是2的倍数，现在我们说的是把它控制在2%以内。”“我们正在比较的这些东西有很好的准确性，这对该领域的很多人来说是一个证明。这里的信息是，一切还没有结束。我们需要继续前进。”
